國內(nèi)外鈦合金材料的研究新進展

鈦合金的密度低，可以降低運動零件的慣性質(zhì)量，同時鈦氣門彈簧可以增加自由振動，減弱車身的振顫，提高發(fā)動機的轉(zhuǎn)速及輸出功率。鈦板具有質(zhì)量輕、比強度高、耐腐蝕性好等優(yōu)點，故被廣泛應(yīng)用在汽車工業(yè)中，應(yīng)用鈦合金最多的是汽車發(fā)動機系統(tǒng)。利用鈦合金制造發(fā)動機零件有很多好處。

鈦合金零部件盡管具有如此優(yōu)越的性能，但距鈦及其合金普遍應(yīng)用在汽車工業(yè)中還有很大的距離，原因包括價格昂貴、成形性不好及焊接性能差等問題。減小運動零件的慣性質(zhì)量，從而使摩擦力減小，提高發(fā)動機的燃油效率。選擇鈦合金可以減輕相關(guān)零件的負載應(yīng)力，縮小零件的尺寸，從而使發(fā)動機及整車的質(zhì)量減輕。零部件慣性質(zhì)量的降低，使得振動和噪聲減弱，改善發(fā)動機的性能。 鈦合金在其他部件上的應(yīng)用可提高人員的舒適度和汽車的美觀等。在汽車工業(yè)上的應(yīng)用，鈦合金在節(jié)能降耗方面起到了不可估量的作用。阻礙鈦合金普遍應(yīng)用于汽車工業(yè)的最主要原因還是成本過高。

無論是金屬最初的冶煉還是后續(xù)的加工，鈦合金的價格都遠遠高于其他金屬。汽車工業(yè)能夠接受的鈦制零件成本，用連桿鈦棒8～13美元/kg，氣閥用鈦材13～20美元/kg，鈦彈簧、發(fā)動機排氣系統(tǒng)及緊固件用鈦材希望在8美元/kg以下。是鋁板材的6～15倍，鋼板材的45～83倍。

鈦及鈦合金主要限制是在高溫與其它材料的化學(xué)反應(yīng)性差。此性質(zhì)迫使鈦合金與一般傳統(tǒng)的精煉、熔融和鑄造技術(shù)不同，甚至經(jīng)常造成模具的損壞；結(jié)果，使的鈦合金的價格變的十分昂貴。因此它們剛開始大多用在飛機結(jié)構(gòu)、航空器，以及用在石油和化學(xué)工業(yè)等高科技工業(yè)。不過由于太空科技的發(fā)達、人民生活質(zhì)量的提升，所以鈦合金也漸漸地用來制成民生用品，造福人民的生活，只是這些產(chǎn)品價格仍然偏高，多屬于高價位的產(chǎn)品，這是鈦合金無法發(fā)揚光大的最大的致命傷。

近幾年國外把采用快速凝固/粉末冶金技術(shù)、纖維或顆粒增強復(fù)合材料研制鈦合金作為高溫鈦合金的發(fā)展方向，使鈦合金的使用溫度可提高到650℃以上。美國麥道公司采用快速凝固/粉末冶金技術(shù)成功地研制出一種高純度、高致密性鈦合金，在760℃下其強度相當(dāng)于室溫下使用的鈦合金強度。世界上第一個研制成功的高溫鈦合金是Ti-6Al-4V，使用溫度為300-350℃。隨后相繼研制出使用溫度達400℃的IMI550、BT3-1等合金，以及使用溫度為450~500℃的IMI679、IMI685、Ti-6246、Ti-6242等合金。已成功地應(yīng)用在軍用和民用飛機發(fā)動機中的新型高溫鈦合金有英國的IMI829、IMI834合金；美國的Ti-1100合金；俄羅斯的BT18Y、BT36合金等。